CN207826543U - 倾转旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种倾转旋翼无人机，包括：两个动力旋翼；燃油发动机，用于驱动两动力旋翼同步旋转；传动装置，用于连接燃油发动机与两动力旋翼；旋翼倾转舵机，两端分别通过联动轴与两动力旋翼连接，用于同时驱动两动力旋翼在朝上与朝前两方向之间倾转。本实用新型通过联动轴将两动力旋翼同时连接至旋翼倾转舵机，因此一个旋翼倾转舵机即可实现所有动力旋翼的倾转控制，相较于每个旋翼分别配置一个舵机的结构，本实用新型减少了倾转旋翼无人机的自重，从而在一定程度上提高了无人机负载能力。此外，本实用新型的结构在实现旋翼倾转功能的同时，也降低了制造成本。

Description

倾转旋翼无人机

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，具体涉及一种倾转旋翼无人机。

背景技术

倾转旋翼无人机是一种可以像直升机一样垂直起降、悬停，又可以像固定翼飞机一样高速前飞的独特飞行器，结合了直升机和固定翼螺旋桨飞机的优点。

如专利号为2017101608785，名称为《倾转旋翼无人机》的中国专利，公开了一种倾转旋翼无人机，包括机身、机翼、安装在机翼上的多个旋翼、用于驱动旋翼的燃油发动机，以及用于使旋翼同时转动的联动组件。其中，联动组件包括横贯机身和机翼的传动轴以及位于传动轴两端的变速箱，变速箱包括套设于传动轴上的第一锥齿轮和与旋翼共轴的第二锥齿轮，第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合传动。燃油发动机和传动轴之间通过分别设置在二者上的第三锥齿轮和第四锥齿轮啮合传动。每个机翼上固定有倾转舵机，且每个变速箱外设有外壳，倾转舵机用于驱动该外壳使旋翼与变速箱一起倾转。

上述现有的倾转旋翼无人机分别给每个旋翼配给一个倾转舵机以控制该旋翼倾转，多个舵机的存在使得无人机本身重量较大，相对地其负载能力则有所削弱，而且该无人机的制造成本较高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种倾转旋翼无人机，旨在解决现有的倾转旋翼无人机因自重较大削弱了负载能力的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种倾转旋翼无人机，该倾转旋翼无人机包括：

两个动力旋翼，分别位于无人机机身的左右两侧且相互对称；

燃油发动机，位于无人机机身的中央，用于驱动两动力旋翼同步旋转；

传动装置，用于连接所述燃油发动机与所述动力旋翼，两所述动力旋翼分别与所述传动装置的左右两端连接；

旋翼倾转舵机，两端分别通过联动轴与两所述动力旋翼连接，用于同时驱动两所述动力旋翼在朝上与朝前两方向之间倾转。

优选地，所述传动装置包括传动轴和设置于所述传动轴两端的第一锥齿轮，以及与所述第一锥齿轮垂直啮合传动的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮套装在所述动力旋翼的中心轴上；所述传动轴由所述燃油发动机驱动旋转。

优选地，所述传动轴与所述燃油发动机之间设有两相互垂直啮合传动的第三锥齿轮和第四锥齿轮，所述第三锥齿轮套装在所述燃油发动机的输出轴上，所述第四锥齿轮套装在所述传动轴上。

优选地，所述传动轴包括第一传动轴和分别位于所述第一传动轴两端的第二传动轴，所述第一传动轴与两所述第二传动轴之间通过万向节连接。

优选地，还包括设置于所述联动轴与动力旋翼之间且相互啮合传动的第一圆柱齿轮和第二圆柱齿轮，以及L形连接件，所述第一圆柱齿轮固定套装在所述联动轴上，所述第二圆柱齿轮套装在所述第二传动轴上且与第二传动轴活动连接；所述L形连接件一端与所述动力旋翼的中心轴垂直连接，另一端沿所述第二圆柱齿轮的径向与第二圆柱齿轮固定连接。

优选地，所述传动装置包括套装在所述燃油发动机的输出轴上的第一同步轮、位于所述第一同步轮左右两侧且分别与所述第一同步轮通过皮带传动的两个第二同步轮，两所述第二同步轮各对应连接一个动力旋翼。

优选地，每个所述第二同步轮与对应的动力旋翼之间设置有第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，其中，所述第一齿轮与所述第二同步轮同轴固定连接，所述第三齿轮固定套装于所述动力旋翼的中心轴，所述第二齿轮用于传动所述第一齿轮与第三齿轮。

优选地，所述第一齿轮、和第三齿轮均为锥齿轮，所述第二齿轮为双向锥齿轮，所述第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮的轴向相互垂直。

优选地，还包括控制器，所述控制器分别与所述燃油发动机和旋翼倾转舵机连接，用于控制所述燃油发动机和旋翼倾转舵机的输出功率和开闭。

优选地，还包括上下共轴设置的两个调节旋翼及用于驱动所述调节旋翼的电动机，两所述调节旋翼位于所述无人机机身的尾部。

本实用新型通过联动轴将两动力旋翼同时连接至旋翼倾转舵机，因此一个旋翼倾转舵机即可实现所有动力旋翼的倾转控制，相较于每个旋翼分别配置一个舵机的结构，本实用新型减少了倾转旋翼无人机的自重，从而在一定程度上提高了无人机负载能力。而且，双动力旋翼与一个旋翼倾转舵机的配置，使得本实用新型在实现旋翼倾转功能的同时，降低了制造成本。

附图说明

图1为本实用新型倾转旋翼无人机一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型倾转旋翼无人机又一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	动力旋翼	37	第二同步轮
2	燃油发动机	38	皮带
				31	传动轴	39	第一齿轮
311	第一传动轴	391	第二齿轮
				312	第二传动轴	392	第三齿轮
313	万向节	4	旋翼倾转舵机
				32	第一锥齿轮	5	联动轴
33	第二锥齿轮	6	第一圆柱齿轮
				34	第三锥齿轮	7	第二圆柱齿轮
35	第四锥齿轮	8	L形连接件
				36	第一同步轮

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提出一种倾转旋翼无人机，如图1、图2所示，该倾转旋翼无人机包括：

两个动力旋翼1，分别位于无人机机身的左右两侧且相互对称；

燃油发动机2，位于无人机机身的中央，用于驱动两动力旋翼1同步旋转；

传动装置，用于连接燃油发动机2与动力旋翼1，两动力旋翼1分别与传动装置的左右两端连接；

旋翼倾转舵机4，两端分别通过联动轴5与两动力旋翼1连接，用于同时驱动两动力旋翼1在朝上与朝前两方向之间倾转。

本实用新型实施例中，燃油发动机2通过传动装置驱动两动力旋翼1，同时，两动力旋翼1通过一个旋翼倾转舵机4驱动，在朝向倾转旋翼无人机前方以及朝上两方向之间倾转，其中，朝上和朝前均指的是动力旋翼1的中心轴方向。当动力旋翼1的中心轴朝上时，两动力旋翼1为倾转旋翼无人机提供升力，从而实现垂直起降和悬停；当动力旋翼1的中心轴朝前时，两动力旋翼1为倾转旋翼无人机提供向前的推力，使之能像固定翼飞机一般飞行。在倾转旋翼无人机处于向上和向前两方向之间时，则同时产生升力和向前推力，因此本实用新型还能够通过旋翼倾转舵机4控制动力旋翼1的倾转角度，从而调节倾转旋翼无人机的飞行速度。

此外，本实用新型通过联动轴5将两动力旋翼1同时连接至旋翼倾转舵机4，因此一个旋翼倾转舵机4即可实现所有动力旋翼1的倾转控制，相较于每个旋翼分别配置一个舵机的结构，本实用新型减少了倾转旋翼无人机的自重，从而在一定程度上提高了无人机负载能力。而且，双动力旋翼1与一旋翼倾转舵机4的配置，使得本实用新型在实现旋翼倾转功能的同时，降低了制造成本。

在一较佳实施例中，如图1所示，传动装置包括传动轴31和设置于传动轴31两端的第一锥齿轮32，以及与第一锥齿轮32垂直啮合传动的第二锥齿轮33，第二锥齿轮33套装在动力旋翼1的中心轴上；传动轴31由燃油发动机2驱动旋转。

本实用新型实施例中，传动轴31与动力旋翼1的中心轴垂直。传动轴31转动时，传动轴31在燃油发动机2驱动下绕自身轴向旋转，传动轴31带动其两端的第一锥齿轮32转动，两第一锥齿轮32分别带动两第二锥齿轮33转动，两第二锥齿轮33分别带动两动力旋翼1转动，从而实现燃油发动机2驱动两动力旋翼1转动的目的。

在一较佳实施例中，如图1所示，传动轴31与燃油发动机2之间设有两相互垂直啮合传动的第三锥齿轮34和第四锥齿轮35，第三锥齿轮34套装在燃油发动机2的输出轴上，第四锥齿轮35套装在传动轴31上。

本实用新型实施例中，燃油发动机2的输出轴与传动轴31垂直设置，二者之间通过垂直啮合的第三锥齿轮34和第四锥齿轮35进行传动。本实用新型还可根据燃油发动机2的输出功率以及实际飞行和负载要求，合理地设置第三锥齿轮34与第四锥齿轮35的传动比、第一锥齿轮32与第二锥齿轮33的传动比，以控制两动力旋翼1的功率。

在一较佳实施例中，如图1所示，传动轴31包括第一传动轴311和分别位于第一传动轴311两端的第二传动轴312，第一传动轴311与两第二传动轴312之间通过万向节313连接。

本实用新型实施例中，燃油发动机2做功、动力旋翼1旋转过程中均会产生振动，都会使得燃油发动机2的输出端与动力旋翼1的输入端，即第一传动轴311与第二传动轴312之间的夹角发生变化。本实用新型在第一传动轴311与第二传动轴312之间设置万向节313，则用于减少二者之间的夹角变化，以保证第一传动轴311与第二传动轴312等角速传动；此外，万向节313还可分担传动轴31的扭矩，以提高传动轴31使用寿命。

在一较佳实施例中，如图1所示，倾转旋翼无人机还包括设置于联动轴5与动力旋翼1之间且相互啮合传动的第一圆柱齿轮6和第二圆柱齿轮7，以及L形连接件8，第一圆柱齿轮6固定套装在联动轴5上，第二圆柱齿轮7套装在第二传动轴312上且与第二传动轴312活动连接；L形连接件8一端与动力旋翼1的中心轴垂直连接，另一端沿第二圆柱齿轮7的径向与第二圆柱齿轮7固定连接。

本实用新型实施例中，倾转旋翼无人机的旋翼倾转舵机4两端分别连接有一联动轴5，每个联动轴5与对应的动力旋翼1之间依次设有第一圆柱齿轮6、第二圆柱齿轮7和L形连接件8。旋翼倾转舵机4运行时，其两端的联动轴5绕自身轴向旋转，每个联动轴5带动与其对应连接的第一圆柱齿轮6转动，第一圆柱齿轮6带动第二圆柱齿轮7和固定在第二圆柱齿轮7上的L形连接件8倾转，L形连接件8则带动与其固定连接的动力旋翼1倾转。

在一较佳实施例中，如图2所示，传动装置包括套装在燃油发动机2的输出轴上的第一同步轮36、位于第一同步轮36左右两侧且分别与第一同步轮36通过皮带38传动的两个第二同步轮37，两第二同步轮37各对应连接一个动力旋翼1。

在一较佳实施例中，如图2所示，每个第二同步轮37与对应的动力旋翼1之间设置有第一齿轮39、第二齿轮391和第三齿轮392，其中，第一齿轮39与第二同步轮37同轴固定连接，第三齿轮392固定套装于动力旋翼1的中心轴，第二齿轮391用于传动第一齿轮39与第三齿轮392。

本实用新型实施例中，燃油发动机2启动后，其输出轴带动第一同步轮36转动，第一同步轮36带动通过皮带38带动起两侧的第二同步轮37转动，每个第二同步轮37带动与其对应的第一齿轮39转动，第一齿轮39通过第二齿轮391的传动带动第三齿轮392转动，第三齿轮392则带动动力旋翼1转动，从而完成燃油发动机2的动力输出。

在一较佳实施例中，如图2所示，第一齿轮39、和第三齿轮392均为锥齿轮，第二齿轮391为双向锥齿轮，第一齿轮39、第二齿轮391和第三齿轮392的轴向相互垂直。

本实用新型实施例中，燃油发动机2的输出轴与动力旋翼1的中心轴垂直，第一同步轮36、第二同步轮37、第一齿轮39的轴向均平行于燃油发动机2的输出轴，第二齿轮391同时垂直于第一齿轮39和第三齿轮392，第三齿轮392与动力旋翼1的中心轴同轴，因此，第一齿轮39、第二齿轮391和第三齿轮392相互垂直啮合传动。

其中，如图2所示，位于第一同步轮36左右两侧的两个第一齿轮39反向安装，即分别位于两第二齿轮391的径向不同侧；同时，两第二齿轮391分别位于两第三齿轮392的轴向相对侧，从而实现无人机机身左右两侧的两个动力旋翼1反向同步旋转。

在一较佳实施例中，倾转旋翼无人机还包括控制器，控制器分别与燃油发动机2和旋翼倾转舵机4连接，用于控制燃油发动机2和旋翼倾转舵机4的输出功率和开闭。

在一较佳实施例中，倾转旋翼无人机还包括上下共轴设置的两个调节旋翼及用于驱动调节旋翼的电动机，两调节旋翼位于无人机机身的尾部。

本实用新型实施例中，两调节旋翼分设无人机机身尾部的上下两端，两调节旋翼的中心轴竖直且相互重合。两调节旋翼上下相互对称，且反向旋转，目的在于相互抵消两调节旋翼旋转时的扭矩。两调节旋翼转速高且一致时，产生的升力使无人机机身向前倾斜，使无人机向前加速；两调节旋翼转速低且一致时，因升力不足，在机身重力作用下，无人机机身将向后倾斜，使无人机前进减速；当两调节旋翼的转速不一致时，两调节旋翼旋转时的反扭矩不能相互抵消，则将使无人机机身尾部相对机身中心在水平方向上向左或向右偏转，从而改变飞机航向。

本实用新型的机身采用三轴结构，头部两轴分别安装一副动力旋翼1，动力旋翼1在燃油发动机2驱动、和旋翼倾转舵机4的控制下提供升力和前进的推力；尾部一轴安装一对调节旋翼，调节旋翼则由电动机驱动用于调整无人机姿态和航向。油电混合驱动以及两动力旋翼1的方式，能够降低无人机的驱动能耗，相比四旋翼、六旋翼等无人机，一定程度上提高了续航能力、降低了成本。

需要说明，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求保护的范围之内。

以上的仅为本实用新型的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本实用新型保护的范围，凡是在与本实用新型一个整体的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型保护的范围内。

Claims (10)

1.一种倾转旋翼无人机，其特征在于，包括：

两个动力旋翼，分别位于无人机机身的左右两侧且相互对称；

燃油发动机，位于无人机机身的中央，用于驱动两动力旋翼同步旋转；

传动装置，用于连接所述燃油发动机与所述动力旋翼，两所述动力旋翼分别与所述传动装置的左右两端连接；

旋翼倾转舵机，两端分别通过联动轴与两所述动力旋翼连接，用于同时驱动两所述动力旋翼在朝上与朝前两方向之间倾转。

2.如权利要求1所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，所述传动装置包括传动轴和设置于所述传动轴两端的第一锥齿轮，以及与所述第一锥齿轮垂直啮合传动的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮套装在所述动力旋翼的中心轴上；所述传动轴由所述燃油发动机驱动旋转。

3.如权利要求2所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，所述传动轴与所述燃油发动机之间设有两相互垂直啮合传动的第三锥齿轮和第四锥齿轮，所述第三锥齿轮套装在所述燃油发动机的输出轴上，所述第四锥齿轮套装在所述传动轴上。

4.如权利要求3所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，所述传动轴包括第一传动轴和分别位于所述第一传动轴两端的第二传动轴，所述第一传动轴与两所述第二传动轴之间通过万向节连接。

5.如权利要求4所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，还包括设置于所述联动轴与动力旋翼之间且相互啮合传动的第一圆柱齿轮和第二圆柱齿轮，以及L形连接件，所述第一圆柱齿轮固定套装在所述联动轴上，所述第二圆柱齿轮套装在所述第二传动轴上且与第二传动轴活动连接；所述L形连接件一端与所述动力旋翼的中心轴垂直连接，另一端沿所述第二圆柱齿轮的径向与第二圆柱齿轮固定连接。

6.如权利要求1所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，所述传动装置包括套装在所述燃油发动机的输出轴上的第一同步轮、位于所述第一同步轮左右两侧且分别与所述第一同步轮通过皮带传动的两个第二同步轮，两所述第二同步轮各对应连接一个动力旋翼。

7.如权利要求6所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，每个所述第二同步轮与对应的动力旋翼之间设置有第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，其中，所述第一齿轮与所述第二同步轮同轴固定连接，所述第三齿轮固定套装于所述动力旋翼的中心轴，所述第二齿轮用于传动所述第一齿轮与第三齿轮。

8.如权利要求7所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，所述第一齿轮、和第三齿轮均为锥齿轮，所述第二齿轮为双向锥齿轮，所述第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮的轴向相互垂直。

9.如权利要求1所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，还包括控制器，所述控制器分别与所述燃油发动机和旋翼倾转舵机连接，用于控制所述燃油发动机和旋翼倾转舵机的输出功率和开闭。

10.如权利要求1-9任意一项所述的倾转旋翼无人机，其特征在于，还包括上下共轴设置的两个调节旋翼及用于驱动所述调节旋翼的电动机，两所述调节旋翼位于所述无人机机身的尾部。